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脉冲星 2

时间:2020年5月1日 星期五

时间一天天过去,雅克琳娜和唐纳德花了许多个钟头考虑指令的时间线。这次的指令是一个很长的序列,但还有比序列更长的东西:延误。
“在X射线望远镜扫描期间,为什么不能让低频无线电以高数字化率工作?”雅克琳娜问,“这么一来,如果X射线望远镜发现异常情况,我们就可以查看低频无线电,看当时乱麻是不是活跃。”
唐纳德把屏幕上的内容往后翻,找到低频无线电数字化模块的操作特性。“X射线望远镜会消耗许多能量,扫描模式尤其耗能。”他说,“飞船上的放射性同位素发电机太老了。如果我们要求低频无线电数字化以最高速率运行,电源总线的电压恐怕会降得厉害,低频无线电数字化机在这种情况下可能会罢工呢。”
雅克琳娜问:“它能达到多高的速率?”
“我看看。”唐纳德查看表格,“设计时它在最低电压下的速率上限是每秒八次。我们现在已经把它推到每秒十六次,要是总线上电压降低,我们应该会回到每秒八次或者四次。”
“保持每秒十六次。”雅克琳娜坚定地说,“劣质数据还不如没数据。”
唐纳德的神情稍显困惑,仿佛第一次看到了那张漂亮脸蛋背后的东西。他张嘴想抗议,但很快改了主意,照她的意思对指令序列做了调整。
指令集渐渐成形。白天雅克琳娜和唐纳德定期一同工作,这时候唐纳德会从斯瓦林斯基的账户里扣款。午餐时、傍晚下班后两人也谈这件事,这种时候,唐纳德是免费的。斯瓦林斯基的预算于是得了不少额外的好处。

时间:2020年5月2日 星期六

格里菲斯公园天文台的草坪刚刚修剪过,唐纳德躺倒在草地上。今天是星期六,他已经安排好了愉快的晚间节目。先去天文馆看广受追捧的全息影像展,再到小山脚下的希腊剧院,在星空下听《撞击恒星》,这是当今流行乐坛最热门的音乐。不仅如此,还有一个美丽迷人却又让人琢磨不透的姑娘同他一起享受这一切。
太阳西沉,唐纳德的思绪飘向散落着寥寥几颗星星的天空。他从小就经常这样。小时候他会和父亲一道去后院看星星,两人偶尔会看到流星一闪而逝,或者卫星从空中缓缓掠过。那感觉就像中了大奖。唐纳德知道自己的人生从那时起就已经注定:他想飞向星空!
可惜等到唐纳德长大成人,人类探索星星的脚步已接近停止。不过他没有放弃,最终赢得了这一领域所剩不多的职位。现在看来他本人恐怕永远没法离开地球了,不过由他照料的飞船却遨游在太空中,也算是代他圆了梦。
天色渐暗。雅克琳娜再抿一口葡萄酒,她看着唐纳德凝视天空的眼睛。那双眼睛里什么也没有,与它们注视的深空一模一样。
“下次让他准备野餐的食物,我负责带酒。”她若有所思地咂着那口酒,暗自对自己说,“加利福尼亚产的葡萄酒倒也不坏,可跟上好的法国葡萄酒还是没法比。他要学的还多呢。”
雅克琳娜已经很了解唐纳德,知道他在想什么。她问:“你在看哪一个?”唐纳德负责监控六艘深空宇宙飞船,每艘飞船在天空中的位置他都了如指掌。
“不是我的那些,”他回答道,“是头一个离开太阳系的——先锋X号。它是从金牛座和猎户座之间离开的,现在离我们怕有一万个天文单位了。我想象我是它,跟地球失去了联系,孤零零地往前冲,靠微型气流和星际风推动。我越来越累了,可还是不停地向前、再向前……”
雅克琳娜清脆的笑声把他带回地球。他翻过身,有点不好意思地瞪着她。
“别生气。”她说,“我们俩真的很像,大概像得超出我们的想象。我也一样。有时候我会梦见自己是宇宙飞船呢。”
她把那个古怪的梦讲给他听,两人谈起这种广为人知的现象:研究生跟自己论文的问题同住同吃,连梦里也在一起。
他说:“多半是你的潜意识想跟你说点什么。”
“我知道,”她回答道,“而且我很重视那个梦。在我心里,它几乎跟我的计算结果一样重要。除非飞船发回什么东西,证明我的梦纯属无稽之谈。不过我在想,或许我们可以把X射线望远镜的扫描延迟,先用各种不同速率使用低频无线电,说不定能得到额外的讯息、确定乱麻的确切频谱。”
唐纳德意识到野餐的轻松气氛已经消失了,雅克琳娜从休闲的女伴变回了工作同事。既然是谈工作,排队的时候也一样可以谈。
“说不定能行。”他开始收拾野餐篮,“咱们先把这个放回车里,然后去演出入口排队。排队的时候接着说。”

时间:2020年5月5日 星期四

深空网络花了五分钟时间(以及许许多多卢布) ,把指令发射进了太空。这串五光分长的无线电脉冲走了一天多,终于抵达二百天文单位外、高踞太阳上方的黄道外探测飞船。指令被储存起来,飞船的计算机迅速算出校验和。计算机并未发现明显的错误,但这串比特依然被当作可能带来危险的癌症病毒,并未获准进入指令机构。因为如果它包含错误,飞船就会被它杀死,像遭遇陨石撞击一样必死无疑。比特流储存在暂用存储器里,它的一份拷贝被发回地球。地球则将这拷贝的拷贝与原件对比。最后原始命令串的另一份拷贝被发送出去,紧接着又发送了独立的执行指令,向黄道外探测飞船保证说没有问题,它可以更改操作状态了。
雅克琳娜守着下一批数据转储入计算机。时间已近午夜——对研究生来说这是正常的工作时间。过去几个月里她曾多次在凌晨时分坐在控制台前,只不过如今她不像之前那么孤独了。
深空网络的报告逐渐出现在唐纳德的屏幕上,他说:“看来转储顺利。”
雅克琳娜转头对他微笑,却被另一个不那么温和的声音打断了。
斯瓦林斯基教授命令道:“整理低频无线电数据,在屏幕上画一个快速简图。”
雅克琳娜训练有素的手指在键盘上飞舞,计算机很快就把数据从飞船格式转换为图像格式。由于提升了数字化速率,数据量也随之变大,所以花了不少时间才完成转换。
唐纳德看见图像出现在雅克琳娜的屏幕上:“来了。”低频无线电的变量在屏幕上蛇行,描绘出高低起伏的复杂图案,所有的变量都挤在几英寸的屏幕上。雅克琳娜凑近了打量,绿白色的线条渐渐改变质地,仿佛失焦一般。
她说:“乱麻开始了。”
三人注视着缓慢爬行的变量,只见它们几乎被大片图像噪音淹没。
雅克琳娜记下乱麻发生的时间,又按了几次“删除”键,让缓慢移动的图形停下来。她输入几道指令,很快屏幕上就出现了新图形。这一次的正弦变量间隔很开,乱麻变成了明显的脉冲。
“绝对是周期性的!”斯瓦林斯基道,“再展开!”
在新出现的图像中,雅克琳娜论文要写的缓慢变量被缩减成逐渐加长的趋势线。在这条线上有一连串噪音尖峰,就像阅兵式上的士兵一样等距排列,但是大小却有许多差异。
“看来确实像脉冲星!”斯瓦林斯基惊叹道,“周期是多少?”
雅克琳娜道:“我来对这一段做个频谱分析。”频谱分析很快出现在屏幕上。噪音很多,另外还有些边带尖峰,但是毫无疑问,数据几乎完全集中在五点零二赫兹这个频率上,或者说周期为一百九十九毫秒。
“这么规律,只可能是人造物——或者脉冲星。”斯瓦林斯基说,“你来找另外几段乱麻,看看周期是不是相同。如果周期相同,再看看其中一段乱麻是不是与之前的几段乱麻确立的拍子保持一致。我来查找图书馆里关于脉冲星的最新数据。”他走到房间另一头,打开了另一台控制台。
雅克琳娜瞅着屏幕说:“如果你要按脉冲星的周期查找,我估计周期是一百九十九点二毫秒,虽说最新数字可能会差个几位数。”
斯瓦林斯基让控制台进入图书馆模式,索取到一张清单,上面列出了所有周期小于一秒钟的已知脉冲星。与此同时,雅克琳娜也确认了脉冲信号的确非常规律。虽说由于飞船缓慢旋转的缘故,脉冲总会逐渐消失,又在一天之后重新出现,但新的脉冲线条依然与之前的同步。她在整组数据中追踪脉冲信号,发现信号在整个一周时间里都遵循着精确的时间。
雅克琳娜见斯瓦林斯基瞟了自己一眼,便报告说:“现在的周期是0.1 992 687秒,至少在六个不同的地方都是这个值。”
斯瓦林斯基浏览着屏幕上的脉冲星周期表。“已知的脉冲星没有这个周期的。”他说,“可它肯定是脉冲星。要是我们知道它的具体方向,地球上的无线电望远镜说不定能找到它。”
雅克琳娜这才决心说出自己自作主张多加了一道指令的事。“斯瓦林斯基教授,”她说,“之前我跟唐纳德一起考虑指令细节、让飞船提高数据数字化率。我们当时就琢磨着,高速率数据采集只需要一周左右,得到的信息就足以了解高频乱麻的性质了,之后我们就可以再让飞船做点别的。”
斯瓦林斯基厉声喝问:“你做了什么!”
雅克琳娜面朝他耐心解释道:“我们给飞船写的程序是这样的:先以高速率收集一周的数据,之后继续保持高数据率,不过循环使用四条天线臂。这么一来,如果乱麻更多出现在某条特定的天线臂上,我们至少能知道信号来自天空的哪个象限。”
斯瓦林斯基把她的话琢磨了一番。起先他满脸怒容,最后又放松下来:“好吧!”他转向唐纳德,询问下一次数据转储的时间。后者答道:“离今天整整一周,再少大约半小时。”
“好。咱们三个到时候见。”他说,“雅克琳娜,这几天你先把资料整理好,准备拿到《天体物理快报》发表。我们需要周期、估算强度值,还有你能从数据里提取的所有信息。等看过下周的数据再把文章送去评审。晚安。”他转身离开了。

时间:2020年5月12日 星期四

下一周,控制室挤满了人。斯瓦林斯基带了几个射电天文学家一起来。还有几个教职员和研究生听到传闻,也都跑来看热闹。唐纳德带来一位设计飞船天线的工程师,两人一同翻出飞船低频无线电天线的准确配置,计算出了每条天线臂精确的辐射方向图。天线的方向图非常复杂,因为天线臂是安装在飞船不同部位的,每条天线臂的反应都与船身这个部位的具体形态息息相关。
雅克琳娜也准备好了一个复杂的数据精简程序。它会在屏幕上显示五张图,每条天线臂各一张,最后一张图则是四条天线臂的综合反应。
唐纳德在自己的控制台前监控深空网络的工程数据,这时他转过头来说:“转储完成。数据应该已经在计算机文件夹里了。”
雅克琳娜的双手在键盘上起舞,很快,五条泛绿的白色线条蛇行着横穿屏幕。
“这里是乱麻。”说着她凑到屏幕前,细看上方的四条波形,然后惊叹道:“只有一条天线臂收到了脉冲信号!”
很快就清楚了,飞船在太空中缓慢滚动,四条长长的天线臂从天空的不同部分扫过,其中一条天线接收到的高频脉冲远远超过其他天线。现在他们能更好地确定脉冲源自哪里了。
飞船的天线设计工程师大惑不解似的摇摇头,“简直没道理,为什么其中一条天线会比其他天线敏感那么多呢。天线毕竟只是又长又粗的线罢了,辐射方向图不该差了那么多。是哪条天线?”
雅克琳娜道:“2号。”
工程师转身在自己的控制台上操作,很快屏幕上就闪出一个指向性图案,已经由计算机填充为3D形态。
他说:“这里看不出明显的指向性啊。”
唐纳德一直在旁边看,他注意到屏幕底部有个频率编号。
“或许脉冲是高频爆发,比低频无线电天线的额定设计频率高。”他说,“你能计算更高频的辐射方向图吗?”
工程师道:“我已经提前算好储存起来了。”他键入指令,屏幕上的图案被另一个图案取代。高增益尖峰从图案中央突出出来。
工程师盯着它看了一秒钟,然后宣布:“这个尖峰叫‘端射’垂体,是天线与自己所在那一侧仪表设备的复杂互动。这类尖峰经常在设计范围的高频端出现。”他转身对雅克琳娜说:“这么一来就简单了,你的脉冲来自这条天线所指的方向。”
射电天文学家开始感兴趣了,现在他们知道脉冲信号来源于飞船的相对位置了。
不过他们又花了不少时间与深空网络和飞船工程师协同工作,好几个钟头后才找出脉冲最强时飞船相对各恒星究竟处于什么位置。
两天之内,好些射电抛物面天线都将狭窄的光束指向太空,寻找那颗新发现的脉冲星。人类知道它的确切周期,甚至对脉冲出现时间的掌握也已经精确到几分之一秒。然而脉冲星依然没有找到。谜团越发神秘了。

时间:2020年5月19日 星期二

“我越来越相信没准真是小绿人作怪了。”说这话时唐纳德正与雅克琳娜并肩躺在草地上。他刚刚带她去看了演出。她还费心用了“女妆”,让他很是高兴。属于雅克琳娜的才智从那张精心描画的脸孔背后瞅着他,露出不敢苟同的神情。
“别犯傻了。”她说,“肯定有一种非常简单的解释,只不过我们还没想到罢了。也许X射线望远镜能提供线索。幸亏它在这周数据收集的第二天就扫描了可能的位置,所以我们不用等太久。”
“斯瓦林斯基知道这部分指令吗?”唐纳德问。
“不知道,”雅克琳娜说,“我一直没机会跟他说。说起来他最近忙得很,又是开研讨会又是到处参观射电天文望远镜,我已经一星期没见过他了。”
唐纳德看看手表,“啊,这回的数据转储差不多要开始了。咱们进去从控制台监控吧。”两人站起来,穿过夜色走向空间科学大楼。
这次机房里只有他俩,唐纳德坐在雅克琳娜身后。他趴在她椅背上,一边嗅她头发的香气,一边看她纤细的手指在键盘上跳动。
“X射线数据的格式跟无线电数据不一样,因为X射线只是对探测到的X射线光子计数。”她说,“我先看方向图,看看在低频无线电探测无线电脉冲期间,那个方向上的X射线光子数量有没有显著增加。”
表示脉冲与天空中方向的柱状图很快闪现在屏幕上。
“瞧那尖峰!”唐纳德道,“那是正确的方向吗?”
“没错!”雅克琳娜心里激动,手指按错了几个键。她清除掉一张扭曲的图像,然后放慢速度,让计算机显示当望远镜指向正确方向时计数与时间的关联。
唐纳德道:“瞧,就像听话的小兵,每秒五次!”
“每秒5.0183 495次。”雅克琳娜纠正道,“这个数字已经刻进我脑袋里了。我其实是希望能在X射线脉冲和无线电脉冲之间发现延迟。X射线脉冲是光速传播的,但无线电脉冲会被星际间等离子体稍微拖慢速度,所以会比X射线脉冲晚一点抵达。延迟越长,说明无线电脉冲穿过的等离子体越多。把X射线数据和无线电数据综合起来,我们就大致能知道脉冲源有多远了。”
她边说边敲击键盘,很快,一排X射线尖峰下面出现了无线电天线绘制的图像。二者很相似。
“亏得你决定把无线电数据的数字化频率定在每秒十六次,我们才能看清每一次脉冲。”唐纳德说,“要是像我建议的那样每秒四次,大多数脉冲都要错过了。”
“没有延迟!”雅克琳娜大惑不解。
“唔,”唐纳德说,“也许延迟差不多正好是二百微秒,所以就只是移了位置。”
“不对。”雅克琳娜指着屏幕说,“瞧——这里是一个很弱的X射线脉冲,接着是三次强脉冲,接下来又是两次弱脉冲。底下无线电脉冲的模式完全相同。延迟几乎为零。也就是说无论脉冲源是什么,它都离探测器非常之近。”
“……离探测器最近的可不就是飞船吗。”唐纳德说,“看来恐怕是飞船不知怎么的,让低频无线电天线和X射线望远镜探测到了尖峰。”
雅克琳娜皱起眉,然后很快调出两张图,比之前的比例大得多。现在脉冲之间非常接近,又变回了乱麻。但X射线图上的乱麻区域比无线电图上短了许多。
“不,不是飞船。”她说,“瞧这里,注意脉冲来去的速度,X射线望远镜捕捉到的比无线电天线快得多。X射线望远镜的视野只有一度,而无线电天线的高灵敏尖峰,它的束宽差不多有三度,这些图也跟这些宽度一致。”
“好吧,如果不是飞船,”唐纳德道,“那是什么?”
“等我几分钟。”雅克琳娜又开始敲击键盘。
唐纳德起身出门,去走廊里的咖啡机端回两杯咖啡。看来今晚还长着呢。他回来时,她已经让X射线和无线电脉冲的曲线再次显示在屏幕上。这回它们被放大得很厉害,一屏只能显示三个脉冲。
“时间上有很轻微的延迟。”他一进门她就说起来,“可惜我不记得太阳周围星际间等离子体的数密度。上个月最新一次太阳风周期的数值已经算出来了,得去楼上查查数密度。”
她把屏幕上的图表打印一份,然后快步跑上楼梯。唐纳德端着两杯咖啡,慢悠悠地跟过去。等他走上楼,她已经找到了星际间等离子体的密度值。他走进她办公室时,她正在计算器上按个不停。
“二千三百天文单位!”她一声惊呼,“脉冲星离我们只有十三分之一光年!”
“距离这么近的恒星?”唐纳德问,“那我们早该看见它在天上移动了。”
“不会,”她说,“脉冲星是旋转的中子星,而中子星的直径只有二十公里左右。就算它温度很高,发光区域也太小了,我们得用很大的望远镜正对着它所在的地方看。不过你说得对,它怎么一直没被望远镜发现,真是太奇怪了。”
唐纳德问:“如果这颗脉冲星真的这么近,那为什么射电天文学家没有发现它?”
“中子星的辐射是从磁极射出的波束,你得在波束射出的方向上才能看见脉冲。”她回答道,“所以飞船能看见脉冲,而我们看不见。飞船在黄道上方二百个天文单位,正好来到波束的路径上。”她走到办公室的白板前,一面踱步,一面用彩色记号笔写写画画。
穿着礼服鞋的脚来来回回踩在地板上,发出咔嗒咔嗒的声音。唐纳德保持安静、耐心等待,任修长的手指在白板上涂抹图表和公式。一组天体坐标被转换成另一组,所有难题都被那张漂亮的面孔一一解开。五分钟过去了,唐纳德仍在欣赏雅克琳娜的背影,这时她突然转过身来。
“它在北边的天穹上。”她说,“但不是我们之前想的位置。因为中子星离得太近,所以飞船与它的角度和地球与它的角度之间存在五度的差异。难怪射电天文学家找不到它,咱们跟人家说错了方向。”
她走到墙上的星图前,仔细画下一把小叉。
她转过身,咧嘴露出笑容,“而它之所以一直没被发现,是因为它正好挨着天龙座λ,天龙座尾巴上的那颗四等星。那么亮的光底下,要上好的望远镜才能看见中子星呢。”
她一口喝干咖啡。
“咱们去叫斯瓦老头起床。”她说,“论文等着发表呢。”

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